La tecnologia di spettroscopia laser Raman sviluppata in modo indipendente da Cubic consente il monitoraggio online per il controllo del processo di cracking dell'etilene

Come la soluzione di analisi dei gas con spettroscopia laser Raman di Cubic migliora il controllo del processo di cracking dell'etilene

Panoramica dell'industria dell'etilene

L'etilene è una delle più importanti materie prime chimiche organiche di base dell'industria petrolchimica mondiale ed è conosciuto come la "madre dell'industria chimica". Essendo il monomero principale di materiali polimerici come resine sintetiche, gomme sintetiche e fibre sintetiche, l'etilene svolge un ruolo fondamentale in molti settori industriali come la plastica, la medicina, il tessile, l'imballaggio, l'elettronica, l'automobile e l'edilizia. La produzione di etilene impiega tipicamente un processo di cracking, in cui materie prime come etano, propano o nafta vengono sottoposte a cracking termico ad alte temperature per generare etilene e altri sottoprodotti. Il controllo preciso della composizione del gas può ottimizzare le condizioni di reazione, aumentare la resa di etilene, ridurre al minimo la formazione di sottoprodotti e migliorare l'efficienza economica. Pertanto, la tecnologia avanzata di analisi dei gas è diventata uno strumento cruciale per guidare la modernizzazione e la trasformazione intelligente dell'industria dell'etilene.

Processo di produzione dell'etilene

La produzione di etilene si basa principalmente sul processo di cracking delle frazioni di petrolio (come nafta, gas di petrolio liquefatto ed etano). Questo processo prevede la pirolisi ad alta temperatura per decomporre le grandi molecole di idrocarburi in molecole più piccole, principalmente etilene, insieme ad altri sottoprodotti idrocarburici. Il processo comprende solitamente le seguenti fasi chiave:

1) Pretrattamento della materia prima: Rimuovere solfuri, composti contenenti ossigeno e impurità metalliche per evitare l'avvelenamento del catalizzatore o la corrosione delle apparecchiature.

2) Cracking ad alta temperatura: Le materie prime preriscaldate vengono inviate al forno di cracking e mescolate con vapore acqueo a una temperatura elevata di 850-900°C, provocando la rottura delle molecole di idrocarburi e la formazione di prodotti principali come etilene, propilene, butadiene, e generando una piccola quantità di sottoprodotti come idrogeno, metano e aromatici.

3) Tempra rapida: la reazione di cracking è estremamente rapida. Per evitare una reazione eccessiva e la generazione di sottoprodotti non necessari, il gas crackato deve entrare immediatamente nel sistema di quenching ed essere raffreddato a meno di 650°C per terminare la reazione di cracking.

4) Separazione e purificazione del gas: Il gas di cracking spento viene compresso, raffreddato e separato per rimuovere gradualmente le impurità come catrame, gas acido e acqua. I componenti come etilene, propilene e butadiene vengono separati e purificati attraverso una torre di distillazione per soddisfare le esigenze dei diversi usi industriali.

Punti di misura del processo dell'etilene

A causa delle condizioni di alta temperatura e alta pressione, delle intense reazioni chimiche e delle complesse variazioni di composizione dei gas coinvolte nel processo di cracking, sono richiesti requisiti rigorosi per il monitoraggio online del processo.

1) Misura precisa dei componenti chiave del gas: Nel gas di cracking, i componenti chiave richiedono una misurazione di alta precisione. L'etilene e il propilene sono i prodotti principali e richiedono un'acquisizione accurata dei dati per la valutazione della qualità. L'acetilene, come sottoprodotto, deve essere mantenuto a livelli bassi (<1%) per evitare la contaminazione della purezza dell'etilene.

2) Elevata efficienza di risposta: Durante il processo di cracking, le reazioni avvengono nella sezione radiante e devono essere rapidamente spente per evitare un'ulteriore decomposizione dell'etilene in sottoprodotti indesiderati. Un cracking eccessivo (causato da temperature elevate, tempi di permanenza prolungati o spegnimento inefficiente) può provocare la deposizione di coke, l'eccessiva formazione di CH₂, H₂ e CH₄ e l'aumento dei livelli di gas corrosivi come CO, CO₂ e H₂S, riducendo in ultima analisi l'efficienza del forno e la durata delle apparecchiature.

3) Stabilità in condizioni operative difficili: La condizione di cracking è caratterizzata da alte temperature, alte pressioni e alta umidità. I sistemi di monitoraggio online devono funzionare in modo affidabile in queste condizioni estreme, con una forte resistenza alla contaminazione e alle interferenze, in modo da garantire accuratezza e affidabilità dei dati a lungo termine.

La soluzione Cubic

L'analizzatore di gas a spettroscopia laser Raman di Cubic consente un monitoraggio online multicomponente rapido e accurato, affrontando efficacemente le sfide della misurazione dei gas nel processo di cracking dell'etilene:

Alta precisione: Misura con precisione componenti chiave come idrogeno, etilene, metano, acetilene, ecc. e fornisce dati scientifici a supporto della reazione di cracking.

Risposta rapida: L'acquisizione spettrale a livello di millisecondi consente il monitoraggio online della generazione di gas di cracking e delle variazioni di composizione.

Adattamento ad ambienti difficili: Installazione fissa o in situ opzionale, la tecnologia di monitoraggio ottico resiste a condizioni di alta temperatura e alta pressione, migliorando la stabilità del sistema di misura.

Analisi non distruttiva: analisi non distruttiva multicomponente, struttura semplice del sistema, facilità di funzionamento e manutenzione.